Uloga mozga u percepciji je da obrađuje signale iz različitih osjetilnih organa i daje im značenje. Osjetila se ponekad kategoriziraju kao posebna osjetila ili opća osjetila. Posebna osjetila uključuju vizualnu i slušnu percepciju. Druga posebna osjetila su njuh, okus i dodir; percepcije dodira, pritiska i temperature mogu se kategorizirati kao opća osjetila.
Vid je važno posebno osjetilo. Vizualna percepcija nastaje kada svjetlosni valovi uđu u oko i stimuliraju vizualne receptore. Ovi živčani impulsi putuju duž optičkih živaca; signali se šalju u vizualni korteks okcipitalnog režnja, koji mozak koristi u percepciji vizualnih senzornih podataka.
Još jedno ključno posebno osjetilo je sluh ili slušna percepcija, koju pokreću zvučni valovi. Zvučni valovi prolaze kroz senzorne receptore u uhu i kroz slušni živčani sustav. Valovi se tumače u temporalnim režnjevima velikog mozga, u dijelovima mozga poznatim kao slušni korteks.
Svaka nosna šupljina u nosu ima njušne organe, koji imaju receptore koje stimuliraju mirisne molekule. Čini se da mirisi blijede jer se poseban njuh brzo prilagođava kada je izložen istoj molekuli mirisa tijekom bilo kojeg vremena. Mirisi se tumače u olfaktornom korteksu temporalnih režnja mozga.
Posebno osjetilo okusa usko je povezano s osjetilom mirisa. Okusni pupoljci, koji su osjetilni organi na jeziku, mogu otkriti širok raspon okusa u rasponu od slatkog do slanog. Okusni pupoljci mogu otkriti gorke, kisele i slane okuse. Kemikalije u hrani i pićima stimuliraju receptore okusa, dok hrana koja se smatra ljutom, kao što je ljuta paprika, također može stimulirati receptore za bol i toplinu. Okusnu koru parijetalnih režnjeva velikog mozga mozak koristi za percepciju okusa.
Neka osjetila su kategorizirana kao opća osjetila, uključujući dodir i pritisak, koji se stimuliraju kada se tkivo nekako pomakne. Temperatura se otkriva senzorima topline i hladnoće. Tijelo ima široko rasprostranjene slobodne živčane završetke za osjećaj boli, dok cerebralni korteks mozga tumači izvor i intenzitet boli i kako na nju odgovoriti.
Ekstrasenzorna percepcija (ESP) je način spoznaje koji se ne objašnjava poznatim osjetilima. Primjeri ESP-a mogu uključivati čitanje misli ljudi ili točno predviđanje budućnosti. Iako mnogi ljudi vjeruju da ESP postoji, to je bilo teško dokazati znanstvenim metodama, a područja mozga u percepciji ESP podražaja nisu identificirana.